一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法技术

本发明专利技术公开一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法，具体包括以下步骤：步骤1：前处理，对切割后的试块工件进行铣削，然后用清洗溶剂对铣削后的工件进行清洗。步骤2：电子束处理，用电子束流对工件表面连续处理。步骤3：表面形貌尺寸测量，通过激光显微镜测得表面形貌高度、表面熔池长度，用电子显微镜观察内部组织并测量熔化区深度、宽度。即本发明专利技术公开的方法可以提升304不锈钢表面形貌面积，利于表面减阻领域、复合材料制造领域以及小面积散热领域。具有极好的应用场景。具有极好的应用场景。具有极好的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法


[0001]本专利技术属于金属高能束表面微造型
，具体涉及一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法。

技术介绍

[0002]不锈钢具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，流动性良好易于成型，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中取得了广泛的应用。
[0003]电子束毛化技术(简称EBT)借助电磁场对电子束进行复杂扫描控制而在金属材料表面产生特殊的成型效果，使毛化表面任意范围的表面粗糙度值。通过电子束毛化技术，可以在材料表面制备不同形貌的毛化阵列，进而有效增大材料的表面积，故在提高材料的散热性能方面具有很大的潜力。还可以应用在复合材料尤其是与纤维之间相互作用，通过增强界面剪切强度，可以提高金属与复合材料连接部位的承载能力。
[0004]但是现阶段扩大表面面积的方法有需要对材料进行去除式加工的开槽方法、需考虑接头强度的连接散热片方法等。因此，本专利提出一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法，金属自成一体通过内部金属流动形成表面凸起，可有效提材料的利用率。
[0005]
技术实现思路
本专利技术的目的是：本专利技术对304不锈钢工件进行铣削切割，用丙酮和无水乙醇溶剂对铣削后的试块进行清洗，使用F
‑
020SD超声波清洗机进行清洁；最后通过电子束处理得到试样成品。本专利技术在有效提升金属表面的面积，在复合材料制造领域以及电器零件散热领域具有极好的实际应用场景。
[0006]为解决上诉问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法。
[0007]1、一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法，包括诸多步骤。
[0008]步骤1：前处理，对切割后的试块工件进行铣削，然后用丙酮和无水乙醇溶剂对铣削后的工件进行清洗，使用F
‑
020SD超声波清洗机进行清洁，去除表面油污与杂质。
[0009]步骤1结束后进行步骤2。
[0010]步骤2：电子束处理，将调质处理及清洗后的工件放置于电子束焊机的热加工室内，用扩散泵串联罗茨泵对电子枪室和焊接加工室进行抽真空，使得电子枪室真空度为1.33
×
Pa,加工室真空度为5
×
Pa。设定电子束焊机工艺参数，电子束流加速电压为60KV，电子束聚焦电流为390mA,电子束加工束流为10mA、25mA、40mA、55Ma、70mA、85mA,电子枪移动速度为5 mm/s、10 mm/s、15mm/s,电子束束斑直径为0.3mm。然后使用电子束清洗处理后的工件进行表面处理，得到成品。
[0011]步骤2结束后进行步骤3。
[0012]步骤3：形貌特征尺寸测量，对金属试样截面进行浸蚀，利用GeminiSEM 300电子显微镜观测试块组织并测量熔化区深度、宽度；利用OLS40
‑
F激光显微镜对表面进行扫描，形成2D、3D结构形貌图，测量表面形貌的高度峰值、熔池长度。
[0013]2、根据权利要求1所述的一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法，特征在于：步骤1前需进行切割处理，采用数控铣床将304不锈钢工件切割成50mm
×
50mm
×
50mm的试块，铣削过程中保持每个工件的进刀量一致、铣削速度相同，得到铣削后的试块；步骤1所述的清洗溶剂主要成分为丙酮和无水乙醇。
[0014]3、根据权利要求3所述的一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法，特征在于：浸蚀剂需采用奥氏体不锈钢金相浸蚀剂，1）用量筒量取 50 mL分析纯无水乙醇；2）用量筒量取 35 mL 分析纯盐酸；3）用量筒量取 10 mL 分析纯硝酸；4）用天平称取分析纯十二烷基磺酸钠0.5 g；5）用塑料量筒量取分析纯氢氟酸 5 mL。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有诸多有益效果。
[0016]1.本专利技术在连续电子束处理304不锈钢时，电子束流作用于试块表面，极短时间内产生大量热量而后扩散失。电子束熔池中的液态金属将会在表面张力及金属蒸气压力的共同作用下，向与电子束流移动方向相反的方向，形成表面连续凸起。凸起形貌与基体自成一体，可以减少去除式加工的材料浪费并且忽略外加结构与基体间的连接强度。
[0017]2.本专利技术关于电子束处理304不锈钢的过程是在真空加工室内进行，可保证加工过程环境无污染，避免304不锈钢与外界接触；同时能量传递介质为电子，具有能量转换高、作用效果好等特点。
[0018]3.本专利技术制备的304不锈钢表面形貌，功率600W时其熔池长度为1.62mm，形貌宽度为2.64mm，形貌高度为0.16mm，熔深为2.58mm。即经过本专利技术电子束处理，其表面形貌单道轮廓线增大0.73%，可等效替代表面强化换热球窝/球凸结构。
[0019]【附图说明】图1是本专利技术实施后的304不锈钢的截面显微组织及轮廓形貌。
[0020]图2是本专利技术实施后得到的304不锈钢的束源功率600W时的2D结构形貌。
[0021]图3是本专利技术实施后得到的304不锈钢的束源功率600W时的3D结构形貌。
[0022]图4是本专利技术实施后得到的304不锈钢的不同功率下的形貌宽度、峰值高度。
[0023]【具体实施方式】以下是本专利技术的具体实施例，参照附图对本专利技术的方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0024]1、一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法，包括诸多步骤。
[0025]步骤1：前处理，对切割后的试块工件进行铣削，然后用丙酮和无水乙醇溶剂对铣削后的工件进行清洗，使用F
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020SD超声波清洗机进行清洁，去除表面油污与杂质。
[0026]步骤1结束后进行步骤2。
[0027]步骤2：电子束处理，将调质处理及清洗后的工件放置于电子束焊机的热加工室内，用扩散泵串联罗茨泵对电子枪室和焊接加工室进行抽真空，使得电子枪室真空度为1.33
×
Pa,加工室真空度为5
×
Pa。设定电子束焊机工艺参数，电子束流加速电压为60KV，电子束聚焦电流为390mA,电子束加工束流为10mA、25mA、40mA、55Ma、70mA、85mA,电子枪移动速度为5 mm/s、10 mm/s、15mm/s,电子束束斑直径为0.3mm。然后使用电子束清洗处理后的工件进行表面处理，得到成品。
[0028]步骤2结束后进行步骤3。
[0029]步骤3：利用GeminiSEM 300电子显微镜观测试块组织并测量熔化区深度、宽度，如图1。经过浸蚀剂腐蚀的金属式样横截面显现出毛化区域轮廓，在25倍电镜下，600W的试样测量出轮廓宽度2.639mm、垂直方向总长度2.738mm。熔化区域边缘为柱状奥氏体，区域中心为等轴奥氏体，较于基体力学性能无明显变化。
[0030]利用OLS40
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F激光显微镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子束对304不锈钢表面毛化处理的方法，包括以下步骤：步骤1：前处理，对切割后的试块工件进行铣削，然后用丙酮和无水乙醇溶剂对铣削后的工件进行清洗，使用F
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020SD超声波清洗机进行清洁，去除表面油污与杂质；步骤1结束后进行步骤2；步骤2：电子束处理，将调质处理及清洗后的工件放置于电子束焊机的热加工室内，用扩散泵串联罗茨泵对电子枪室和焊接加工室进行抽真空，使得电子枪室真空度为1.33
×
Pa,加工室真空度为5
×
Pa；设定电子束焊机工艺参数，电子束流加速电压为60KV，电子束聚焦电流为390mA,电子束加工束流为10mA、25mA、40mA、55Ma、70mA、85mA,电子枪移动速度为5 mm/s、10 mm/s、15mm/s,电子束束斑直径为0.3mm；然后使用电子束清洗处理后的工件进行表面处理，得到成品；步骤2结束后进行步骤3；步骤3：形貌特征尺寸测量，对金属试样截面进行浸蚀，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张汉卿，王荣，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：